Особливості вимірювання малих і великих опорів

Опір - один з важливих характеристик електронної ланцюга, який визначає роботу будь-якої ланцюга або установки.

Отримання певних величин опорів при виготовленні електронних машин, апаратів, приладів при монтажі та експлуатації електроустановок є необхідною передумовою для забезпечення нормального режиму їх роботи.

Одні опору зберігають свою величину практично незмінною, інші, навпаки, в дуже сильному ступені схильні до зміни від часу, від температури, вологості, механічних зусиль і т. Д. Тому, як при виробництві електронних машин, апаратів, приладів, так і при монтажі експлуатації електроустановок неминуче доводиться створювати вимір опорів.

Дуже різноманітні умови і вимоги до виробництва вимірів опорів. В одних випадках потрібна висока точність, в інших, навпаки, досить знаходження наближеного значення опору.

Залежно від величини електронні опору діляться на три групи:

- 1 ом і менше - малі опору,

- від 1 ом до 0,1 Мом - середні опору,

- від 0,1 Мом і вище - величезні опору.

При вимірі малих опорів потрібно вживати заходів для усунення впливу на підсумок вимірювання опору сполучних проводів, контактів і термо-ЕРС.

При вимірі середніхопорів можна не рахуватися з опорами сполучних проводів і контактів, можна не врахувати впливу опору ізоляції.

При вимірі величезних спротівленіе потрібно врахувати наявність великого і поверхневого опорів, вплив температури, вологості та інших причин.

Особливості вимірювання малих опорів

До групи малих опорів відносяться: обмотки якорів електронних машин, опору амперметрів, шунтів, опору обмоток трансформаторів струму, опору маленьких проводів шин і т. Д.

При вимірі малих опорів завжди доводиться зважати на можливість впливу опорів з`єднувальних проводів і перехідних опорів на підсумок вимірювання.

Опору вимірювальних проводів мають значення 1 х 104 - 1 х 102 ом, перехідні опори - 1 х 105 - 1 х 102 ом.

Під перехідними опорами або опорами на контактах розуміють опору, які зустрічає електронний струм при переході з 1-го провідника на інший.

Перехідні опору залежать від величини поверхні зіткнення, від її вдачі і стану - гладка або шорстка, чиста або брудна, також від щільності дотику, сили натискання і т. Д. З`ясуємо на прикладі вплив перехідних опорів і опорів з`єднувальних проводів на підсумок вимірювання.

На рис. 1 дана схема для вимірювання опору з застосуванням зразкових пристроїв амперметра і вольтметра.

Мал. 1. Некоректна схема з`єднання для вимірювання малих опорів амперметром і вольтметром.

Припустимо, розшукувана опір rх - 0,1 ом, а опір вольтметра rv = 500 ом. Тому що вони з`єднані паралельно, то rх / rv = Iv / Ix = 0,1 / 500 = 0,0002, т. Е. Струм в вольтметрі становить 0,02% від струму в розшукуваного опорі. Таким чином, з точністю до 0,02% можна вважати струм амперметра рівним току в розшукуваного опорі.

Розділивши показання вольтметра, підключеного до точок 1, 1 `на показання амперметра, отримаємо: U`v / Ia = r`x = rх + 2rпр + 2rк, де г`х - знайдене значення шуканого сопротівленія- Rпр - опір з`єднувального Проводу- гк - опір контакту.

Вважаючи Rпр = rк = 0,01 ом, отримуємо результат вимірювання г`х = 0,14 ом, звідки похибка вимірювання, обумовлена ​​опорами сполучних проводів і опорами контактів дорівнює 40% - ((0,14 - 0,1) / 0, 1)) х 100%.

Необхідно звернути увагу на те, що зі зменшенням шуканого опору похибка вимірювання від зазначених вище обставин зростає.

Приєднавши вольтметр до струмовим затискачів - точки 2 - 2 на рис. 1, т. Е. До тих затискачів опору rx, до яких приєднані дроти ланцюга струму, отримаємо показання вольтметра U »v менше U`v на величину паления напруги в сполучних проводах і, як слід, знайдене значення шуканого опору rх» = U » v / Іа = rx + 2 rк буде містити похибку, яка обумовлена ​​тільки опорами на контактах.

Приєднавши вольтметр, як показано на рис. 2, до можливих затискачів, розміщеним між струмовими, отримаємо показання вольтметра U » `v менше U» v на величину падіння напруги на опорах контактів і, як слід, знайдене значення шуканого опору r »` x = U» v / Ia = rx

Мал. 2. Вірна схема з`єднання для вимірювання малих опорів амперметром і вольтметром

Таким чином, знайдене значення дорівнюватиме реальному значенню шуканого опору, тому що вольтметр визначить дійсне значення напруги на розшукуваного опорі гх між його можливими зажимами.

Застосування 2-ух пар затискачів, струмових і можливих, є головним прийомом для усунення впливу опорів з`єднувальних проводів і перехідних опорів на підсумок вимірювань малих опорів.

Особливості вимірювання величезних опорів

Великими опорами володіють нехороші провідники струму і ізолятори. При вимірюванні опорів провідників з малою електропровідністю, ізолюючих матеріалів і виробів з них доводиться рахуватися з факторами, які можуть впливати на величину опору їх.

До числа таких причин спочатку відноситься температура, наприклад провідність електрокартону при температурі 20 ° С дорівнює 1,64 х 10-13 1 / ом, а при температурі 40 ° С 21,3 х 10-13 1 / ом. Таким чином, зміна температури на 20 ° С викликало зміна опору (провідності) в 13 разів!

Числа наочно демонструють, як небезпечний недооблік впливу температури на результати вимірювання. Точно так же дуже принциповим факторів, що впливають на величину опору, є вміст води як у випробуваному матеріалі, так і в повітрі.

Крім того, на величину опору можуть впливати рід струму, яким робиться випробування, величина випробуваного напруги, тривалість дії напруги і т. Д.

При вимірюванні опорів ізолюючих матеріалів і виробів з них доводиться рахуватися також з можливістю проходження струму двома шляхами:

1) через обсяг випробуваного матеріалу,

2) по поверхні випробуваного матеріалу.

Здатність матеріалу проводити електричний струм той чи інший спосіб характеризується величиною опору, яке зустрічає ток на цьому жартуй.

Відповідно є два поняття: об`ємний опір, який відносять до 1 см3 матеріалу, і поверхневий опір, який відносять до 1 см2 поверхні матеріалу.

Для ілюстрації розглянемо приклад.

Під час вимірювання опору ізоляції кабелю за допомогою гальванометра можуть вийти величезні похибки, внаслідок того що гальванометр може визначати (рис. 3):

а) струм Iv, що йде від жили кабелю до його залізної оболонці через обсяг ізоляції (струм Iv, обумовлений великим опором ізоляції кабелю, характеризує опір ізоляції кабелю),

б) струм Is, що йде від жили кабелю до його оболонці по поверхні ізолюючого шару (Is, обумовлений поверхневим опором, залежить не тільки від параметрів ізолюючого матеріалу, та й від стану його поверхні).

Мал. 3. Поверхневий і великий струм в кабелі

Для усунення впливу поверхонь провідності при вимірюванні опору ізоляції на ізолюючий шар накладається виток дроту (охоронне кільце), який з`єднують, як позначено на рис. 4.

Мал. 4. Схема для вимірювання великого струму кабелю

Тоді струм Is буде проходити крім гальванометра і не занесе похибки в результати вимірювання.

На рис. 5 дана принципова схема для визначення великого питомого опору ізолюючого матеріалу - пластинки А. Тут ББ - електроди, до яких докладено напруга U, Г - гальванометр, що вимірює струм, обумовлений великим опором пластинки А, В - охоронне кільце.

Мал. 5. Вимірювання великого опору твердого діелектрика

На рис. 6 дана принципова схема для визначення поверхневого питомого опору ізолюючого матеріалу (пластинка А).

Мал. 6. Вимірювання поверхневого опору твердого діелектрика

При вимірі величезних опорів слід також звертати серйозну увагу на ізоляцію самої вимірювальної установки, тому що в противному випадку через гальванометр буде проходити струм, обусловенних опором ізоляції самої установки, що спричинить за собою відповідну похибка вимірювання.

Рекомендується використовувати екранування або перед виміром проводити перевірку ізоляції вимірювальної установки.

Школа для електрика